新型锑碘酸盐的合成、结构和光学性质的研究

摘要

在锑碘酸盐晶体中，五价碘（I5+）因有一对未成键电子对，可以形成不对称的碘氧基团，易使生成的化合物结构具有多样性，故而在半导体、非线性等方面有良好的应用前景，是目前研究的热点。而锑（Sb）通常显示+3价和+5价两种价态，和氧结合可以形成SbO3，SbO6等多种基团，因而在结构方面具有很好的灵活性和多样性，而且锑酸盐是一种半导体材料，在非线性、光催化等领域有广泛的报道。在本课题的研究中，我们通过水热合成方法，在碘酸盐中引入可以在结构上起灵活作用的Sb，得到了新颖的锑碘酸盐、锑酸盐晶体等材料，并对其结构和性质进行了研究。研究内容主要分为五章：
　　第一章是前言部分，主要对半导体激光材料以及碘酸盐、锑酸盐晶体材料的研究背景进行了介绍，具体介绍碘酸盐、锑酸盐在结构方面的特点。同时还阐述了本课题的选题意义和研究进展。
　　第二章用水热法合成两个锑碘类化合物，分别是锑碘酸钾（KSbI6O18）和锑碘化胺（(NH4)2(H3O)Sb2I9），两者均为六方晶系。其中锑碘酸钾KSbI6O18空间群为R-3。晶胞参数为a=11.3057(6)?, c=11.3340(8)?,γ=120°，z=3。这个化合物是一个三维的网状结构，其中包含一个新的具有S6对称性的零维的螺旋I6O18环，这个环与SbO6八面体共氧连接，形成独特的[Sb(I6O18)]-阴离子腔，K+填充在[Sb(I6O18)]-阴离子腔中，起到平衡电荷的作用。通过对KSbI6O18的光学性质研究发现，它在半导体领域具有潜在的应用前景。锑碘化胺(NH4)2(H3O)Sb2I9的空间群P6-2c，晶胞参数a=9.8686(4)?， c=23.2605(10)?，α=90°，γ=120°，z=2。此化合物中Sb与I直接相连形成经典的[Sb2I9]3-阴离子基团。通过对它的光学性质分析，发现锑碘化胺同样有潜在的半导体特征。
　　第三章用Sb2O3、BaF2等合成新的锑酸盐，锑氟酸Sb3O4F。化合物的晶胞参数为a=5.6376(2)?，b=4.7151(1)?，c=20.3660(7)?，α=90°，β=94.354(3)°，γ=90°，z=4，属于单斜晶系，空间群为P21/c。其中Sb3O4F为层状结构，这个层状结构是由[Sb2O4]2-和[SbF]2+基团构成的，相邻的[Sb2O4]2-阴离子基团共氧形成了沿c轴的一维的[Sb4O8]4-链，这个一维链与两个[SbF]2+基团桥链形成二维的层状结构。另外，通过固体紫外的测试，发现化合物的带隙值较大为3.58eV，初步判定为宽带隙半导体。
　　第四章介绍了一个新的碘酸镁晶体β-MgI2O6，化合物的晶胞参数为a=5.4968(4)?，b=5.1170(10)?，c=9.4489(7)?，β=90.314(7)°，z=2，属于单斜晶系，空间群为P21，单位晶胞中包括一个镁原子和两个碘原子，Mg是六配位，形成扭曲的MgO6八面体，与扭曲的IO3基团共氧连接。整个化合物有沿着-b轴方向的宏观极性，属于非中心对称的化合物。
　　第五章对本论文的相关工作进行总结。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1前言

1.1半导体激光材料概述

1.2碘酸盐晶体材料的研究进展

1.3锑酸盐晶体材料的研究进展

1.4本课题的选题意义及本研究所取得的进展

2锑碘类化合物的合成、结构及性质研究

2.1实验部分

2.2结果与讨论

2.3小结

3锑氟酸的合成、结构及性质研究

3.1实验部分

3.2结果与讨论

3.3小结

4β-碘酸镁的合成及结构方面的研究

4.1实验部分

4.2结果与讨论

4.3小结

5结论

致谢

参考文献

附录